Возможна ли 3D-печать моделей атомных орбиталей?

Отказ от ответственности: Я не являюсь профессиональным 3D-печатником, поэтому я не очень знаком с тем, как работает 3D-печать.

Я думал о том, чтобы попытаться создать реальную модель атомных орбиталей, чтобы ясно увидеть, как они на самом деле сформированы. Я подумал о попытке 3D-печати блока, состоящего из цветных прозрачных "чернил", таким образом, чтобы темнота цвета в точке блока была пропорциональна значению ψ2 (вероятности электронного облака). Это позволит напечатать блок, в котором области высокой плотности темнее областей интенсивности света.

Мой вопрос заключается в том, можно ли разработать алгоритм печати определенного количества чернил в определенном месте на основе вычисленного значения ψ2, которое получается путем решения уравнения Шредингера. Кроме того, можно ли было бы полностью заполнить его по разумной цене, которую мог бы предоставить постоянный клиент, например инженерный работник?

, 👍4

Обсуждение

В соответствии с предоставленными ответами я бы предложил создать трехмерный сюжет (на 2D-листе бумаги!) С затенением по желанию. Это должно быть достаточно прямолинейно в Mathematica, R или python, с некоторыми вызовами GnuPlot., @Carl Witthoft


4 ответа

2

определение проблемы

Я не совсем уверен, действительно ли это вопрос для этой группы. Похоже, сама проблема больше относится к группе программирования или физики. После разрешения запроса вычислений (форма электронного облака) будет что-то печатать, но...

облако вероятностей печати

во-первых, пожалуйста, взгляните, например, здесь

это обзор технологий 3D - печати. я думаю, что у вас должно быть четкое представление о том, осуществима ваша идея или нет.

ИМО, это не связано с современными технологиями. в общем (и смертельно упрощенном виде) у нас есть 3 основные техники печати

  • из твердых (или полутвердых) нитей - может быть красочным и полупрозрачным,но не однородным с точки зрения ваших потребностей
  • из твердых порошков - может быть красочным, но не может быть прозрачным
  • из жидкостей - может быть действительно прозрачным и цветным, но, к сожалению, не красочным

я бы сказал, что рендеринг, но не печать-это то, что вам действительно нужно


,

По сути, я хочу сделать модель плотности вероятности для использования типа "покажи и расскажи" во время обучения. Было бы здорово иметь точно сделанную фигуру, а не рисовать грубую фигуру на доске. После завершения он должен напоминать прозрачный "стеклообразный" кубический блок, в котором определенные кубические пиксели окрашены в оранжевый цвет, а интенсивность оранжевости зависит от значения ψ<sup>2</sup> волнового уравнения Шредингера., @Pritt Balagopal

.. После завершения работы модель можно вращать, а плотность вероятности можно легко визуализировать благодаря прозрачной природе чернил., @Pritt Balagopal

как уже упоминалось в моем ответе - AFAIK сегодня невозможен. это возможно с помощью блока акрила и лазера, распушающего внутреннюю часть... но подоконник не будет красочным, @darth pixel

4

Как упоминал Дарт Пиксель, лучше всего было бы исследовать подповерхностную лазерную гравировку, которая делает маленькие пузырьки внутри акрила, чтобы сделать его полупрозрачным (матовым) внутри в определенных местах. Однако он дорогой, у него нет цветов, и разрешение обычно невелико (он может выглядеть пятнистым по краям вместо плавного градиента от прозрачного до белесого).

Лучшим вариантом может быть 3d-печать вероятностной карты 2D-изображения орбитального облака, где высота соответствует вероятности, а не цвету. (Так что это будет выглядеть как холм или группа холмов) Это обойдется вам всего в несколько долларов.

,
0

Я предлагаю вам заглянуть в Polysher: http://www.polymaker.com/shop/polysmoothpolysher/ и экструдер e3D cyclops https://e3d-online.com/Cyclops вы можете делать градиенты цвета.

Но может быть даже более разумный способ сделать альфа-прозрачность, чем 100% заполнение прозрачным материалом:

1) создание решетки из узлов непрозрачного материала (где большие или более близкие друг к другу узлы означают большую вероятность) и использование воздуха в качестве прозрачной среды

2) макание 1) в смолу

3) изготовление вышеупомянутой решетки из частично прозрачного материала и погружение ее в смолу с тем же показателем преломления, что и прозрачный материал.

,
2

3d - печать такого градиента займет:

1) Программа, способная отображать цвет в вашей 3D-модели 2) 3D-принтер, способный печатать несколько цветов (3D-принтеры с несколькими соплами) 3) Какой-то способ преобразовать эту функцию плотности в изменение цвета.

Существуют определенные типы файлов, называемых файлами .3mf, которые могут содержать различную информацию о цвете, но я думаю, что связать электронную плотность с изменением цвета может быть довольно сложно (если это вообще возможно).

Я думаю, что лучше всего использовать 3D-карту вероятностей 2D-изображения, как предложил Гамбо.

Я наткнулся на аккуратный маленький проект, который является половиной того, что вы ищете. Это математически точные, напечатанные на 3D-принтере атомные орбитали (графически с их уравнениями Шредингера). Ссылка здесь: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jchemed.6b00293

,
Смотрите также: